EDFA全光自动增益控制研究

摘要

由于掺铒光纤放大器(EDFA)具有高增益、宽带和对偏振的不敏感性等良好特性，因此它在波分复用(WDM)系统中得到广泛的应用。作为光纤传送系统中的核心功能部件，其飞速发展也促进和刺激着波分复用传输系统和网络的发展。
　　 在DWDM+EDFA组成的光纤传输系统中，由于信道数的变化等原因造成各信道的输出功率发生变化，导致光纤的非线性效应加强或误码增加，因而需要对掺铒光纤放大器的增益进行控制。掺铒光纤放大器的增益控制有电路自动增益控制、链路增益控制和全光增益控制。全光增益自动控制有响应速度快、利于集成等特点，是当前EDFA增益控制研究的热点。
　　 基于此，在结合柳州职业技术学院“EDFA全光增益控制的仿真与设计”(2009B04)课题的支持下，本文深入探讨了全光自动增益控制技术，研究了EDFA级联的噪声特性，提出了两级级联EDFA的全光增益控制优化方案，并对其进行了仿真实验。主要的研究内容有：
　　 1．基于EDFA的材料研究和系统研究的基础，针对EDFA增益控制技术现状，以效率高速化、利于集成化、增益平坦化、结构简单化、成本经济化为原则，提出了两级全光增益控的EDFA实现方案，对单级EDFA性能进行了优化。
　　 2．在全面比较不同方案实现两段级联EDFA的结构特点的基础上，提出了采用980nm激光给前级作前向泵浦，中间插入隔离器，第二段采用光栅构成的激光谐振实现增益控制，并采用1480nm作为后向泵浦，在输出端加上GFF增益平坦滤波器的两级级联EDFA全光增益控制的优化方案，并对主要组成器件进行分析与选择。
　　 3．以掺铒光纤放大器增益理论为基础，采用Geils模型对该方案进行了理论分析。通过对该方案进行MATLAB仿真和一些主要参数的分析，表明在输入信号小于0dBm情况下，可以获得19.5dB增益，增益变化范围在1dB以内，并可实现增益全光控制。
　　 4．对级联EDFA的噪声特性进行了深入的分析，获得了该级联方案在小信号输入时可得到更高增益、低噪声和平坦增益谱。